如果你是非独生子女,可能也会有过类似的疑惑:
明明是同一个妈生的,为什么亲哥哥/姐姐和自己长得一点儿不像?
图片来源动漫《咒术回战》
再看看一些明星的亲兄弟姐妹的合照,不由得感叹抽中「美貌基因彩票」的难得。
前段时间,一段韩国女孩与家人上综艺的节目片段,也在社交平台引发热议。
女孩长期因为外貌感到自卑,出门习惯戴口罩,还坚持攒钱整容,委屈地把自己的长相归因于爸爸。
等镜头带到她的妈妈和哥哥,评论区的话题迅速从「是不是过度容貌焦虑」,变成了:同一个家庭里的五官,怎么能排列组合出这么不同的效果?
今天咱们先不评价谁更好看,毕竟本 Lily 说了不算审美还是比较私人的事情。
但生活中确实有个常见疑问:为什么明明是亲生兄弟姐妹,有人像复制粘贴,有的人却像两个完全不同的产品线?
这题真不是玄学,答案藏在你出生前的一次「洗牌」里。
先来个小数据,你和亲兄弟姐妹(非同卵双胞胎)平均共享大约 50% 的 DNA。
看到这里,很多人会下意识地理解为:两个人有一半 DNA 完全一样,另一半完全不同。
其实不是,这里 50% 真正的意思是:你和兄弟姐妹从父母那里继承的 DNA 片段中,平均约有一半来自父母的同一份拷贝。
听起来有点绕口,在遗传学中,这种「从同一位祖先那里继承而来的相同 DNA 片段」,被称为「同祖同源片段」(Identity by Descent, IBD)。
举个例子,假设妈妈在某段染色体上有两个版本,一个来自外公,一个来自外婆。
如果你和姐姐都继承了外婆传下来的版本,这一段就属于你们共享的 IBD 片段;如果姐姐抽到外公版,你抽到外婆版,这一段便不共享。
动图来源©SOOGIF
所以,就算是亲兄弟姐妹的基因组看起来,也并不是像切面包一样,整整齐齐地左边 50%相同,右边 50%不同。
实际情况要复杂得多:可能这一段相同,下一段不同;可能这里共享一份,那里两份都一样;还可能一份都对不上。
动图来源©SOOGIF
Btw,可能有同学还听说过,「人和香蕉的基因相似度有 50%」这一说法,不过这里的 50%,指的是两个物种在基因序列层面的整体相似度。跟咱们今天聊的不是一回事哦。
至于每个人究竟会拿到哪些片段,就要看出生前那场「洗牌」了。
人的大多数体细胞里有 23 对染色体,一套来自爸爸,一套来自妈妈。
但在把基因传给你的时候,爸爸妈妈并不是把自己的染色体原封不动地复印一半,再打包发货。
他们会先进行一次叫作「减数分裂」的操作,里面藏着几轮随机。
图源动漫《星际牛仔》
第一轮随机,是交叉互换。
同一对染色体会先交换部分 DNA 片段,这个过程叫做「交叉互换」,也是「基因重组」的一种。
比如爸爸从爷爷那里继承的染色体,可能先和从奶奶那里继承的染色体交换一部分,再组成一条全新的「爷奶拼接版」。妈妈那边也一样。
这样一来,父母传给孩子的就不是几套固定模板,而是每次都会重新洗过牌的版本。
动图来源©SOOGIF
接下来是第二轮随机,为染色体的自由组合。
以常染色体为例,经过前面的交叉互换后,父母原本从上一代继承来的染色体,已经被重新拼接成了一条条「混合版」。
接着在形成精子或卵细胞的过程中,每一对同源染色体会彼此分开,随机进入不同的生殖细胞。也就是说,每个精子或卵细胞最终只会从每一对染色体中拿到其中一条。
动图来源©SOOGIF
你可以把它想成:前面刚把一副副牌重新「拼装」了一遍,现在又要从每一副里随机发出一张,最后凑成一手全新的牌。
即使暂时不考虑前面的交叉互换,仅考虑染色体的自由组合,一个人理论上就可以产生约 2²³,也就是 800 多万种不同的染色体组合。
而爸爸的一种精子再随机遇上妈妈的一种卵细胞,仅由染色体的自由组合和随机受精带来的可能组合,就已经达到:
2²³ × 2²³ ≈ 70 万亿种
如果再把前面发生的交叉互换算进去,实际可能性还要大得多。
所以,同一对父母每次「洗牌、发牌、配对」,都几乎是在重新生成一个全新的遗传组合。这就是为什么,同样的父母,可以生出一屋子完全不同的「配方」。
遗传这件事,从不玩端水那一套,并不会各部位平均分配贴心地平均分配,决定五官、肤色、身高等特征的遗传变异,散落在基因组的不同位置。
所以,你和姐姐可能在很多地方继承了相同的 DNA 片段,却偏偏在一批与外貌有关的位置抽到了不同版本。
动图来源©SOOGIF
而且,一张脸也不是由一个「长相基因」决定的。绝大多数外貌特征都会受到许多遗传变异共同影响。不同版本重新排列组合,呈现出来的效果自然可能天差地别。
讲完洗牌,再来请出遗传学里最经典的一对搭档——显性基因和隐性基因。
对于部分受单个基因或关键遗传变异影响较大的性状,我们通常会从父母那里各继承一个版本。
有的基因很「E」,只要有一份,就会大胆开麦、表现出来,叫做「显性」;有的基因则「I」到极致,必须凑齐两份同款、有伴儿了才肯露脸,这被称为「隐性」。
不过,显性只代表「更容易表现」,不代表更强、更好或更加常见。
动图来源©SOOGIF
一个比较典型的例子,就是本 Lily 上周刚写过的「耳垢类型」。
耳垢类型与ABCC11基因上的 rs17822931 位点密切相关。湿耳垢(油耳朵)相关的版本通常表现为显性,而干耳垢通常需要同时继承两个对应的隐性版本。
假设爸爸妈妈都是湿耳垢,却分别携带一个干耳垢相关版本。
生孩子时,一个孩子可能恰好从两人那里各抽到一个隐性版本,表现为干耳垢;另一个孩子抽到湿耳垢相关版本,便可能是油耳朵。
所以,同一对父母生出的孩子,一个干耳垢、一个湿耳垢,完全可以在遗传学上成立。
图片为示例报告
已经做过微基因检测的朋友,可以戳图片查看自己的报告,然后抓兄弟姐妹现场对下答案(如果有的话)。
类似的「家庭隐藏款」,在 ABO 血型中也很常见。
在常见的 ABO 血型遗传中,可以把基因版本简单理解为 A、B 和 O 三种。
A 和 B 遇到彼此时都能表现出来,属于共显性;O 在 A 或 B 面前通常表现为隐性,只有同时继承两个 O 版本时,才会表现为 O 型血。
动图来源©SOOGIF
比如,爸爸是 A 型血,但携带的组合是 AO;妈妈是 B 型血,组合是 BO。那么他们的孩子就可能抽到:
AO 组合,表现为 A 型血;
BO 组合,表现为 B 型血;
AB 组合,表现为 AB 型血;
OO 组合,表现为 O 型血。
在这种情况下,四种血型的理论概率各为 25%。当然,这只是每次生育对应的概率,并不意味着生四个孩子就一定能集齐四种血型。
以上为常见 ABO 遗传模式示例报告;
可前往「微解读」板块解锁稀有血型系列;
WGS 用户可在报告内查看罕见血型相关结果;
临床血型以输血相关判断请以正规医疗结构的检测结果为准
所谓「隔代遗传」,很多时候也不是某个基因突然跨代空降,而是相关版本一直藏在家族里,到这一代刚好凑齐了能够表现的组合。
说到这里顺便回答下,有些同学对微基因 app 里「家族树」功能的疑惑:基因检测是怎么帮助找到亲戚的?
微基因家族树功能示意图
答案还是前面提到的 IBD 片段。
首先,微基因的亲缘匹配通常有一个前提:你和潜在亲属都进入了可供比对的数据库,并同意参与匹配。
动图来源©SOOGIF
基因检测可以读取全基因组范围内的大量遗传标记,再由算法判断两个人是否拥有来自同一祖先的连续 DNA 片段。
通常来说,亲缘关系越近,共享的 IBD 片段越多、越长。
关系越远,情况也会越随机。同样是表亲,有人共享得多、有人共享得少;隔了很多代以后,甚至可能在现有检测范围内找不到足够明显的共同片段。
共组程度报告参考图
做过微基因检测的用户可在家族树功能板块查看
所以,基因检测判断亲缘关系,不是盯着某一个位点「滴血认亲」,而是在整条基因组上寻找祖先留下的一串连续线索。
不过说了这么多随机情况,有一点是永恒成立的。
你身体里这套组合,在全世界 80 亿人里,都找不出第二个一模一样的(同卵双胞胎除外)。
动图来源©4GIFs
从能否卷舌、耳垂类型、发旋方向,到你能跑多快、疾病风险等等,所有这些,都写在你这手独一无二的牌里。
评论区聊聊:你们家谁和谁长得最像?你又最像家里的谁?做过检测的同学,欢迎来认领自己的「隐藏款」~
参考资料:
Yoshiura K, et al. A SNP in the ABCC11 gene is the determinant of human earwax type. Nature Genetics, 2006. DOI: 10.1038/ng1733
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